一种磷酸锰铁锂正极材料及其应用的制作方法

1.本发明属于新能源电池技术领域，具体涉及一种磷酸锰铁锂正极材料及其应用。


背景技术：

2.近年来，动力电池随着新能源汽车迅速发展需求也随之增大。动力电池产业已经成为世界各国竞相发展的新兴战略性产业，其中，很重要的一种便是锂离子动力电池是，锂离子动力电池的性能主要取决于正负极材料，正极材料的比容量每提高50％，电池的功率密度会提高28％。目前，正极材料比容量较低已经成为制约锂离子电池发展的瓶颈，因此研究锂离子电池正极材料，提高比容量对于发展和改进锂离子电池具有重要的现实意义。
3.磷酸铁锂电池由于具有安全性能好、循环寿命长和资源丰富等优点，已经成为锂离子动力电池的首选。磷酸铁锂电池正极材料的使用可使锂离子电池的容量、循环性能、安全性能和倍率性能等得到显著提高；其与钴酸锂及三元材料相比较，其循环性能提高20％以上，原料成本降低70％以上，安全性能高于钴酸锂及三元钴酸锂，磷酸铁锂电池正极材料是目前世界上做大型动力锂电池的最常用正极材料。但是磷酸铁锂电池存在循环寿命短，热稳定性差的缺陷。
4.近几年，磷酸锰铁锂正极材料逐渐起势，引起了电池领域的极大关注。磷酸锰铁锂正极材料，同时具备磷酸锰锂和磷酸铁锂的优点，工作电压更高，自放电率低，循环稳定性佳，还兼具磷酸铁锂的高安全性。并且，锰并非稀有金属，其具有很大的储量，原料获取容易，成本较低。
5.因此，开发一种磷酸锰铁锂电池正极材料是有必要的。


技术实现要素：

6.针对以上问题，本发明目的之一在于提供一种磷酸锰铁锂电池正极材料，该正极材料通过调整其中锰和铁的配比以及通过二次烧结的方法可以制备得到高碳含量、循环性能佳、低温性能佳的的磷酸锰铁锂电池正极材料。基于该正极材料组成的扣电池的0.1c放电容量可以达到157.3mah/g以上，0.1c充电容量可以达到160.6mah/g，充放电效率可以达到97.9％。
7.为了达到上述目的，可以采用以下技术方案：
8.本发明一方面提供一种磷酸锰铁锂正极材料，其制备方法包括：将初始原料混合后进行第一次离心喷雾，然后进行第一次烧结，破碎得前驱体；将前驱体与碳源混合后进行第二次离心喷雾，然后进行第二次烧结，破碎得磷酸锰铁锂正极材料；其中，初始原料中包括锂源、锰源、铁源、磷源和介质水，其中锂源、铁源、磷源和锰源按照limn
x
fe
1-x
po4进行配比，其中0.2＜x＜1。
9.本发明另一方面提供一种包含上述磷酸锰铁锂正极材料的电池。
10.本发明有益效果至少包括：
11.(1)本发明提供的磷酸锰铁锂正极材料的碳含量可以达到1.75％-2.25％，振实密
度可以达到0.85g/cm3，压实密度可以达到2.37g/cm3，比表面积可以低至13.95m2/g，电阻率可以低至9.1ω
·
cm，，整体性能好。
12.(2)基于本发明提供的磷酸锰铁锂正极材料的扣电池的0.1c放电容量可以达到157.3mah/g以上，0.1c充电容量可以达到160.6mah/g，充放电效率可以达到97.9％。
附图说明
13.图1为实施例1制备的正极材料组成的扣电池0.1c充放电图。
具体实施方式
14.所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
15.本文中使用的术语仅用于描述特定实施例，并且无意于限制本公开。除非在上下文中具有明显不同的含义，否则单数形式的表达包括复数形式的表达。如本文所使用的，应当理解，诸如“包括”、“具有”、“包含”之类的术语旨在指示特征、数字、操作、材料或组合的存在。在说明书中公开了本发明的术语，并且不旨在排除可能存在或可以添加一个或多个其他特征、数字、操作、材料或其组合的可能性。如在此使用的，根据情况，“/”可以被解释为“和”或“或”。
16.本发明实施例提供一种磷酸锰铁锂正极材料，其制备方法包括：将初始原料混合后进行第一次离心喷雾，然后进行第一次烧结，破碎得前驱体；将前驱体与碳源混合后进行第二次离心喷雾，然后进行第二次烧结，破碎得磷酸锰铁锂正极材料；其中，初始原料中包括锂源、锰源、铁源、磷源和介质水，其中锂源、铁源、磷源和锰源按照limn
x
fe
1-x
po4进行配比，其中0.2＜x＜1。
17.需要说明的是，上述初始原料中锰元素和铁元素的比例对制备的磷酸锰铁锂正极材料组成的电池性能存在影响，mn和fe的比例可以为3:7、4:6、5:5、6:4、7:3或8:2等，当x＜0.2时，制备得到的磷酸锰铁锂正极材料组成的电池无法兼具磷酸铁锂与磷酸锰锂两者的优点。其中，当mn和fe的比例可以优选为(1.3-1.7):1；更优选为1.5:1(即6：4)，优选为1.5:1时，组装的电池性能最好。除此之外，上述的磷酸锰铁锂正极材料通过二次烧结获得的高压实密度的磷酸锰铁锂正极材料。
18.在一些具体实施例中，上述初始原料混合后的固含量可以为10％-30％，比如12％、15％、17％、20％或25％等；颗粒粒径d50可以为＜1.8μm，比如1.2μm、1.5μm或1.6μm等。其中，优选固含量为15％，粒径为1.64μm时，此时，制备的磷酸锰铁锂正极材料组成的扣电池的0.1c放电容量可以达到157.3mah/g以上，0.1c充电容量可以达到160.6，充放电效率可以达到97.9％。
19.在一些具体实施例中，上述初始原料还包括ti，制备得到ti掺杂的磷酸锰铁锂正极材料。需要说明的是，ti作为添加剂在一次反应中加入，经过一次反应和二次反应充分混合掺入磷酸锰铁锂材料中，可以提高其低温性，稳定性、容量和快速充放电性能。另外，ti可以是本领域所已知的含ti的物质，比如二氧化钛。除此之外，钛的添加量可以是占初始原料质量的0.1％-1.5％，比如0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.2％或1.4％。优选为1％，此时制备的
磷酸锰铁锂正极材料组成的扣电池性能最好。
20.在一些具体实施例中，上述第一次烧结温度可以为825℃-835℃，比如828℃、832℃或834℃等；第二次烧结温度可以为785℃-795℃，787℃、790℃或793℃等。
21.需要说明的是，众所周知，磷酸锰铁锂还存在以下缺陷：材料的锂离子化学扩散系数和电子电导率太低，导致了材料的理论容量不能得到最大限度的释放以及大电流放电性能不佳，而合成或者充放电过程中生成的非活性的fepo4以及电极表面形态不佳，这两个因素同样也会降低材料的充放电循环性能；所以，本发明中将铁源、锰源、锂源和磷酸盐通过一次合成纯相磷酸锰铁锂单晶，二次细磨，减小晶粒尺寸后重新烧结合成高结晶度的磷酸锰铁锂；二次细磨时，利用外加动力破坏材料的内部结构，重新组成新的晶界面，达到细化晶粒尺寸的目的；而且，通过二次烧结使得获得的磷酸锰铁锂正极材料压实密度高。
22.还需要说明的是，烧结温度对烧结结果存在影响，本发明控制两次烧结的温度，最终可以得到高碳含量、循环性能佳、低温性能佳的的磷酸锰铁锂正极材料。需要说明的是，烧结温度太低，会降低制备得到的磷酸锰铁锂正极材料压实密度，增加电阻率、粒度和比表面积；烧结温度太高，会增加制备得到的磷酸锰铁锂正极材料的电阻率和粒度，粒度增加，从而增大了比表面积。本发明实施例优选第一次烧结温度可以为830℃，第二次烧结温度为790℃，该温度下制备得到的磷酸锰铁锂性能最佳。
23.另外，还应当理解的是，两次烧结均在保护气环境中进行烧结，比如在氮气或惰性气体中进行烧结。
24.在一些具体实施例中，上述初始原料中，li、mn、fe和p的摩尔比为(1.04-1.08)：(0.56-0.64)：(0.36-0.44)：(1.01-1.09)。应当理解的是，磷酸锰铁锂正极材料中li、fe和p的比例对磷酸锰铁锂正极材料的粒度和电化学性能有显著影响，具体地，锂含量超过比例范围，不仅仅造成生产成本增加，而且磷酸锰铁锂的残碱过大；铁含量超过比例范围，容易产生磷铁不纯物，降低克容量；磷含量超过比例范围，不仅仅影响振实密度，多余的磷会熔融浸渍形成绝缘层，粒度偏大，克容量降低。本发明中选择li、mn、fe和p的摩尔比可以为(1.04-1.08)：(0.56-0.64)：(0.36-0.44)：(1.01-1.09)，比如1.05:0.58:0.38:1.04、1.06:0.59:0.39:1.03或1.07:0.62:0.42:1.04；该范围内的比例制备得到的磷酸锰铁锂正极材料粒度均匀、高压实密度、内阻小、高工作电压和低自放电率且导电性好。最优选li、mn、fe和p的摩尔比为1.06:0.6:0.4:1.05，制备得到磷酸锰铁锂正极材料性能最佳。
25.在一些具体实施例中，上述初始原料还可以包括peg-800。需要说明的是，原料中加入peg-800的作用是改变物料表面活性，从而增加装钵量，在一些具体实施例中，peg-800和碳源的质量比可以为2:7。
26.在一些实施例中，上述锂源可以选择本领域所已知的锂源，比如碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂和草酸锂中一种或多种；锰源可以选自本领域已知的锰源，比如碳酸锰，二氧化锰；铁源可以选自本领域所已知的铁源，比如铁红等；磷源可以选自本领域所已知的磷酸盐，比如磷酸铵、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的一种或多种；碳源可以选自本领域所已知的碳源，比如淀粉、葡萄糖和蔗糖中的一种或多种。
27.在一些具体实施例中，上述第一次烧结的炉膛压力可以为20pa-50pa，上述第二次烧结的炉膛压力可以为20pa-50pa。需要说明的是，除了上述的温度对烧结效果有影响，烧结的压力对制备的磷酸锰铁锂正极材料也存在影响，具体地，这个压力氛围可保持烧结窑
炉内的烧结氛围，排走反应产生的废气，避免氧气进入。在一些具体实施例中，第一次烧结的压力可以为33pa-35 pa，比如33.5pa、34pa或34.5pa等，第二次烧结的压力可以为20pa-50pa，比如33.5pa、34pa或34.5pa等。当第一次烧结和第二次烧结的压力均选择34pa时，制备得到的磷酸锰铁锂正极材料的压实密度较其他压力下制备得到的磷酸锰铁锂正极材料的压实密度可以提高10％以上，并且此条件下组装的电池的电容量最佳，效率最好。
28.除此之外，在上述第一次离心喷雾和上述第二次离心喷雾前，对原料进行球磨，一般选择氧化锆球进行球磨，可以使得原料粒度更加均匀和细腻。另外，球磨时间根据原料粒度情况判定，可与投料量非等比变化。
29.在一些具体实施例中，上述第一次喷雾干燥的进风温度可以设置为200℃-280℃，比如235℃-245℃，比如237℃、240℃或243℃等；出风温度可以设置为90℃-120℃，比如95℃-105℃，比如98℃、100℃或102℃等；上述第二次喷雾干燥的进风温度可以设置为100℃-200℃，比如145℃-155℃，比如148℃、150℃或153℃等；出风温度可以设置为65℃-90℃，比如65℃-75℃，比如66℃、70℃或73℃等。需要说明的是，适当的进出风温度可以保证雾化效率和碳源完好。其中，第一次喷雾干燥的进风温度设置为250℃，出风温度可以设置为110℃；第二次喷雾干燥的进风温度设置为150℃，出风温度可以设置为70℃时效果最好，压实密度最佳，电容量最大，效率最高。
30.具体地，上述磷酸锰铁锂正极材料，当制备参数选择上述最优的参数时，碳含量可以达到1.75％-2.25％，振实密度可以达到0.85g/cm3，压实密度可以达到2.37g/cm3，比表面积可以低至13.95m2/g，电阻率可以低至9.1ω
·
cm，整体性能好。
31.本发明另一实施例提供一种包含上述磷酸锰铁锂正极材料的电池。基于上述磷酸锰铁锂正极材料的优越性能，其制备的扣电池的0.1c放电容量可以达到157.3mah/g以上，0.1c充电容量可以达到160.6mah/g以上，充放电效率可以达到97.9％。
32.为了更好地理解本发明，下面结合具体示例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的示例。
33.一、磷酸锰铁锂正极材料制备
34.实施例1
35.(1)反应釜中装入3000l水，取碳酸锂238kg放入反应釜搅拌0.5h，再加入氧化铁202kg搅拌2h，再加入磷酸二氢铵738kg搅拌0.5h，装入水3800l，再加入碳酸锰438kg搅拌2h，再加入peg-800、二氧化钛和葡萄糖搅拌0.5h后，通入装有130kg氧化锆球的砂磨机进行球磨0.5h后，然后通过砂磨机后重新返回反应釜，形成循环球磨；转入装有230kg氧化锆球的砂磨机进行球磨，控制最终球磨粒度，其中，搅拌机频率设置为23hz，磨机转速设置为679rpm；球磨得到的物料的固含量15％(其中，锂源、锰源、铁源和磷源中li：mn：fe：p为1:0.6:0.4:1)，d50粒径为1.64μm，粘度为1366mpa
·
s，ph6.71；
36.(2)反应结束后，将球磨得到的物料送入雾化塔进行第一次喷雾干燥，进风温度设置为240℃，出风温度设置110℃，雾化器频率35hz，雾化流量0.6m3/h，布袋温度92.4℃，雾化器冷却温度设置为65℃，塔内负压设置为-0.4pa，送风频率设置为32hz，引风频率设置为44hz，前驱体重量1352kg，装钵量4.84kg，雾化器冷却油位设置为0mpa/h，雾化盘孔径设置为4mm，雾化盘孔数设置为4个；振实密度为td 0.72g/cm3，mn含量为16.41％，fe含量为11.66％，p含量为16.37％；
37.(3)将第一次喷雾干燥后的物料通入窑炉制氮机进行第一次烧结，窑炉温度设置为830℃，氮气流量设置为240m3/h，氮气氧含量为5ppm，炉膛压力设置为34pa；
38.(4)将第一烧结后的物料使用粉碎机进行粉碎，其中，喂料螺旋频率设置为50hz，粉碎频率设置为25hz，粉碎电流设置为35a，分级频率设置为35hz，引风频率设置为50hz，破碎重量953kg；粉碎后的物料测试li含量为4.41％，mn含量为18.90％，fe含量为13.79％，p含量为19.97％；
39.(5)将粉碎后的物料953kg与葡萄糖混合加入到1800l水中在反应釜砂磨机进行反应，其中，搅拌电机频率设置为23hz，磨机转速设置为1000rpm，细磨釜转速设置为1200rpm；反应得到的物料测试粒度为d
50
：0.39μm，d
90
：1.74μm，测固含量为46.6％，ph为8.2；
40.(6)反应结束后，将反应液送入雾化塔进行第二次喷雾干燥，进风温度设置为200℃，出风温度设置为70℃，雾化器频率设置为35hz，雾化流量设置为0.82m3/h，布袋温度设置为66℃，雾化器冷却温度55℃，塔内负压-220pa，送风频率设置为29hz，引风频率设置为34hz，前驱体重量1025kg，装钵量6.34kg，雾化器冷却油位设置为0mpa/h，雾化盘孔径为4mm，雾化盘孔数为4个；第二次喷雾干燥后的物料测试c含量为4.65％，mn含量为16.03％，fe含量为14.11％，p含量为17.82％，测试振实密度td为1.50g/cm3；
41.(7)将喷雾干燥后的混合物通入窑炉制氮机进行第二次烧结，窑炉温度设置为790℃，氮气流量设置为240m3/h，氮气氧含量设置为5ppm，炉膛压力设置为34pa；第二次烧结得物料测试c含量为1.83％，s含量为0.02％；
42.(8)将第二次烧结后的混合物使用粉碎机进行粉碎，喂料螺旋频率设置为50hz，粉碎频率设置为48hz，粉碎电流设置为48a-52a，分级频率设置为38hz，引风频率设置为43hz，粉碎后得磷酸锰铁锂正极材料，重量为958kg。
43.实施例2
44.将实施例1中的步骤(3)的第一次烧结温度设置为825℃，步骤(7)中的发第二次烧结温度设置为785℃，其他操作和步骤同实施例1。
45.实施例3
46.将实施例1中的步骤(3)的第一次烧结温度设置为835℃，步骤(7)中的发第二次烧结温度设置为795℃，其他操作和步骤同实施例1。
47.对比例1
48.将实施例1中的步骤(3)的第一次烧结温度设置为800℃，步骤(7)中的发第二次烧结温度设置为790℃，其他操作和步骤同实施例1。
49.对比例2
50.将实施例1中的步骤(3)的第一次烧结温度设置为830℃，步骤(7)中的发第二次烧结温度设置为760℃，其他操作和步骤同实施例1。
51.对比例3
52.将实施例1中的步骤(3)的第一次烧结温度设置为800℃，步骤(7)中的发第二次烧结温度设置为760℃，其他操作和步骤同实施例1。
53.对比例4
54.将实施例1中的步骤(3)的第一次烧结温度设置为850℃，步骤(7)中的发第二次烧结温度设置为780℃，其他操作和步骤同实施例1。
55.对比例5
56.将实施例1中的步骤(3)的第一次烧结温度设置为830℃，步骤(7)中的发第二次烧结温度设置为810℃，其他操作和步骤同实施例1。
57.对比例6
58.将实施例1中的步骤(3)的第一次烧结温度设置为850℃，步骤(7)中的发第二次烧结温度设置为810℃，其他操作和步骤同实施例1。
59.二、磷酸锰铁锂正极材料物理性能验证
60.将实施例1至实施例3和对比例1至对比例6制备的得到的磷酸锰铁锂正极材料进行相关性质进行测试，测试情况分别如下表1至表9所示。
61.表1实施例1制备的磷酸锰铁锂正极材料的相关性质测试情况
[0062][0063]
表2实施例2制备的磷酸锰铁锂正极材料的相关性质测试情况
[0064][0065]
表3实施例3制备的磷酸锰铁锂正极材料的相关性质测试情况
[0066][0067]
表4对比例1制备的磷酸锰铁锂正极材料的相关性质测试情况
[0068][0069][0070]
表5对比例2制备的磷酸锰铁锂正极材料的相关性质测试情况
[0071]
[0072]
表6对比例3制备的磷酸锰铁锂正极材料的相关性质测试情况
[0073][0074]
表7对比例4制备的磷酸锰铁锂正极材料的相关性质测试情况
[0075][0076][0077]
表8对比例5制备的磷酸锰铁锂正极材料的相关性质测试情况
[0078]
[0079]
表9对比例6制备的磷酸锰铁锂正极材料的相关性质测试情况
[0080][0081]
以上，从表1至表9可知，调整第一次和第二次烧结的温度，磷酸锰铁锂的压实密度、电阻率、粒径、比表面积均出现较大变化，具体情况如下表10可知。
[0082]
表10不同样品的性质变化情况
[0083][0084]
从上表10可以得知，当第一次烧结温度低于825℃，第二次烧结温度低于785℃(见对比例1至对比例3)，制备的磷酸锰铁锂正极材料的压实密度会降低，电阻率、粒度和比表面积均会增加；在上述列举的实施例中，压实密度至少降低约9％，最高可以降低约16％；电阻率至少会增加约28％，比表面积最多会增加约9％，影响磷酸锰铁锂正极材料性能；
[0085]
当第一次烧结温度高于835℃，第二次烧结温度高于795℃时(见对比例4至对比例6)，制备的磷酸锰铁锂正极材料的虽然压实密度变化不大，但是电阻率、粒度会和比表面积均会增加；在上述列举的实施例中，电阻率至少增加约39％，比表面积至少增加约16％，影响磷酸锰铁锂正极材料的性能。
[0086]
其中，当第一次烧结温度为830℃，第二次烧结温度为790℃时，制备得到的磷酸锰
铁锂正极材料综合性能最好，压实密度可以达到2.37g/cm3，比表面积可以低至13.95m2/g，电阻率可以低至9.1ω
·
cm。
[0087]
三、磷酸锰铁锂正极材料性能验证
[0088]
以下实施例中，将上述制备得到的磷酸锰铁锂正极材料制成的两个极片组装成扣电，以0.1c进行放电和充电测试。
[0089]
实施例4
[0090]
将实施例1中的锂源、锰源、铁源和磷源按照li：mn：fe：p为1:0.4:0.6:1进行配比，其他条件同实施例1制备得到磷酸锰铁锂正极材料。
[0091]
实施例5
[0092]
将实施例1中的锂源、锰源、铁源和磷源按照li：mn：fe：p为1:0.7:0.3:1进行配比，其他条件同实施例1制备得到磷酸锰铁锂正极材料。
[0093]
实施例6
[0094]
将实施例1中的锂源、锰源、铁源和磷源按照li：mn：fe：p为1:0.5:0.5:1进行配比，其他条件同实施例1制备得到磷酸锰铁锂正极材料。
[0095]
实施例7
[0096]
将实施例1中的锂源、锰源、铁源和磷源按照li：mn：fe：p为1:0.6:0.4:1进行配比，并且添加二氧化钛，二氧化钛占初始物料质量的1.5％，其他条件同实施例1制备得到ti掺杂磷酸锰铁锂正极材料。
[0097]
实施例8
[0098]
将实施例1中的锂源、锰源、铁源和磷源按照li：mn：fe：p为1:0.6:0.4:1进行配比，并且添加二氧化钛，二氧化钛占初始物料质量的1.0％，其他条件同实施例1制备得到ti掺杂磷酸锰铁锂正极材料。
[0099]
实施例9
[0100]
将实施例1中的锂源、锰源、铁源和磷源按照li：mn：fe：p为1:0.6:0.4:1进行配比，并且添加二氧化钛，二氧化钛占初始物料质量的0.1％，其他条件同实施例1制备得到ti掺杂磷酸锰铁锂正极材料。
[0101]
实施例10
[0102]
将实施例1中的锂源、锰源、铁源和磷源按照li：mn：fe：p为1:0.6:0.4:1进行配比，其中，步骤(1)中的固含量设置为10％，粒径为1.6μm，制备得到磷酸锰铁锂正极材料。
[0103]
实施例11
[0104]
将实施例1中的锂源、锰源、铁源和磷源按照li：mn：fe：p为1:0.6:0.4:1进行配比，其中，步骤(1)中的固含量设置为30％，粒径为1.6μm，制备得到磷酸锰铁锂正极材料。
[0105]
对比例7
[0106]
将实施例1中的锂源、锰源、铁源和磷源按照li：mn：fe：p为1:0.6:0.4:1进行配比，其中，步骤(1)中的固含量设置为5％，粒径为2.4μm，制备得到磷酸锰铁锂正极材料。
[0107]
对比例8
[0108]
将实施例1中的锂源、锰源、铁源和磷源按照li：mn：fe：p为1:0.6:0.4:1进行配比，其中，步骤(1)中的固含量设置为35％，粒径为2.4μm，制备得到磷酸锰铁锂正极材料。
[0109]
将上述实施例1以及实施例4至实施例9，对比例7和对比例8制备的磷酸锰铁锂正
极材料按照上述方法测试0.1c放电容量、充电容量以及效率，具体如下表11所示。
[0110]
表11各实施例/对比例充放电性能
[0111]
实施例/对比例扣电0.1c充电容量扣电0.1c放电容量扣电0.1c效率实施例1(见图1)160.6mah/g157.3mah/g97.9％实施例4158.8mah/g145.3mah/g91.5％实施例5133.6mah/g116.4mah/g87.1％实施例6134.9mah/g121.6mah/g90.1％实施例7160.6mah/g155.9mah/g97.4％实施例8160.1mah/g156.4mah/g97.7％实施例9159.8mah/g154.4mah/g96.6％实施例10159.6mah/g155.8mah/g97.6％实施例11152.7mah/g148.7mah/g97.4％对比例7128.5mah/g99mah/g77.1％对比例8125.8mah/g92.9mah/g73.8％
[0112]
从上表11可以得知，当锂源、铁源和磷源按照li：mn：fe：p为1:0.4:0.6:1进行配比，固含量为15％，且第一次烧结温度设置为850℃，第二次烧结温度设置为790℃时制备得到的磷酸锰铁锂正极材料的性能最佳，组成的扣电池的0.1c放电容量可以达到157.3mah/g以上，0.1c充电容量可以达到160.6mah/g，充放电效率可以达到97.9％。
[0113]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围。

技术特征：
1.一种磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，其制备方法包括：将初始原料混合后进行第一次离心喷雾，然后进行第一次烧结，破碎得前驱体；将前驱体与碳源混合后进行第二次离心喷雾，然后进行第二次烧结，破碎得磷酸锰铁锂正极材料；其中，初始原料中包括锂源、锰源、铁源、磷源和介质水，其中锂源、铁源、磷源和锰源按照limn
x
fe
1-x
po4进行配比，其中0.2＜x＜1。2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，初始原料混合后的固含量为10％-30％，颗粒粒径d50为＜1.8μm。3.根据权利1或2所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，初始原料还包括ti，制备得到ti掺杂的磷酸锰铁锂正极材料。4.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，第一次烧结温度为825℃-835℃，第二次烧结温度为785℃-795℃。5.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，初始原料中，初始原料中，li、mn、fe和p的摩尔比为(1.04-1.08)：(0.56-0.64)：(0.36-0.44)：(1.01-1.09)。6.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，初始原料还包括peg-800。7.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，锂源选择碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂和草酸锂中一种或多种；铁源选自铁红；磷源选自磷酸铵、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的一种或多种；碳源选自淀粉、葡萄糖和蔗糖中的一种或多种；锰源选自碳酸锰和二氧化锰中的一种或多种。8.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，第一次烧结的炉膛压力为20pa-50pa，第二次烧结的炉膛压力为20pa-50pa。9.根据权利要求1或2所述的磷酸锰铁锂正极材料，其特征在于，第一次喷雾干燥的进风温度设置为200℃-280℃，出风温度设置90℃-120℃；第二次喷雾干燥的进风温度设置为100℃-200℃，出风温度设置为65℃-90℃。10.包含权利要求1至9所述的磷酸锰铁锂正极材料的电池。

技术总结
本发明属于新能源电池技术领域，具体涉及一种磷酸锰铁锂正极材料及其应用。该正极材料的制备方法包括：将初始原料混合后进行第一次离心喷雾，然后进行第一次烧结，破碎得前驱体；将前驱体与碳源混合后进行第二次离心喷雾，然后进行第二次烧结，破碎得磷酸锰铁锂正极材料；其中，初始原料中包括锂源、锰源、铁源、磷源和介质水，其中锂源、铁源、磷源和锰源按照LiMn


技术研发人员：石茂虎 刘悉承 刘超 王志春 周海雪 彭婷婷 周兴海 刘红
受保护的技术使用者：重庆特瑞新能源材料有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/6